目的:通过将基因表达数据和神经影像学表型映射到同一解剖空间并进行空间相关分析,可以探寻人脑功能特性的遗传机制。脑自发活动的局部一致性(regional homogeneity,Re Ho)作为一种可靠的影像学指标,反映了脑局部功能连接,并且与多种神经精神疾病的脑活动异常相关,但目前Re Ho的分子遗传学基础尚不明确。因此,本研究的主要目的是筛选出与Re Ho相关的细胞类型特异性基因模块,并研究这些模块与常见神经精神疾病的相关性。材料和方法:本实验纳入409名健康成年被试作为发现数据集,另纳入两组健康成年被试数据集(n=692和n=100),以验证发现组的实验结果。对三个相互独立的磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)数据集分别进行组水平统计,获得每组对应的标准化Re Ho图。参照艾伦人类脑图谱数据处理标准化流程处理基因表达数据,获得每个基因在不同脑区的表达水平。根据基因空间表达相似性,进行加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)并获得表达谱相似的基因模块。接下来采用斯皮尔曼等级相关方法,跨脑区对各个模块的本征基因(module eigengene,ME)与z Re Ho值做空间相关分析,从而获得Re Ho相关基因模块,并对这些模块进行细胞类型特异性分析,进一步筛选出具有细胞特异性的Re Ho相关模块。最后,对这些模块进行基因本体论(gene ontology,GO)富集分析,从而了解该模块基因可能涉及的生物学过程、分子功能和细胞成分;并基于全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)汇总统计结果,采用线性回归分析方法进一步探讨Re Ho相关细胞特异性模块基因与常见神经精神疾病之间的关联。结果:通过筛选三个独立数据集一致的结果,发现WGCNA构建的30个基因模块中有14个模块与Re Ho显著相关,其中5个基因模块在人类大脑皮层的两个独立转录组序列中都显示出一致的细胞类型特异性表达(1个神经元-内皮细胞模块、1个神经元模块、1个星形胶质细胞模块及2个小胶质细胞模块)。对上述5个细胞类型特异性表达基因模块分别进行GO分析,研究发现神经元-内皮细胞模块基因主要与转运复合物相关,神经元模块基因主要与突触膜相关,星形胶质细胞模块基因主要涉及氨基酸代谢活动,而小胶质细胞基因模块则可能参与白细胞激活和磷酸核糖合成过程。基于10种常见神经精神疾病的GWAS汇总统计数据,对5个细胞类型特异性模块行进一步富集分析,结果显示只有小胶质细胞基因模块显著富集于多发性硬化症和阿尔茨海默症。结论:本研究发现,人类大脑自发活动的局部一致性具有复杂的遗传基础,可能与神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞以及内皮细胞的基因表达谱有关。而与Re Ho相关的小胶质细胞模块基因与多发性硬化症、阿尔兹海默症的显著关联则为这两种神经系统疾病提供了潜在的生物学机制。